DE850483C

DE850483C - Arrangement to generate a current of any size and phase position from the secondary current of a current transformer, especially for reactance relays to protect lines

Info

Publication number: DE850483C
Application number: DES19216A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl-Ing Neugebauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1950-09-17
Filing date: 1950-09-17
Publication date: 1952-09-25

Description

Anordnung, um aus dem Sekundärstrom eines Stromwandlers einen Strom beliebiger Größe und Phasenlage zu erzeugen, insbesondere für Reaktanzrelais zum Schutze von Leitungen Bei Reaktanzrelais zum Schutze von Leitungen müssen dem Strom- und dem Spannungssystem des Relais Ströme zugeführt werden, die dem Leitungsstrom bzw. der Leitungsspannung proportional sind, und es muß die Phasenverschiebung zwischen diesen beiden Strömen so gewählt werden, daß sie 9o° beträgt, wenn die Phasenverschiebung zwischen Leitungsstrom und Leitungsspannung o° ist. Um diese künstliche Phasenverschiebung zu erzeugen, hat man bisher in dem Spannungspfad des Relais eine phasendrehende Schaltung vorgesehen, die den Strom im Spannungssystem gegenüber der Leitungsspannung um 9o° verdreht. Damit das Relais auf verschiedene Leitungsentfernungen eingestellt werden kann, ist es erforderlich, den Strom im Spannungspfad des Relais in seiner Größe zu ändern. Zu diesem Zweck hat man in den Spannungspfad einen einstellbaren Ohmschen Widerstand eingeschaltet. Damit nun die Phasenlage dieses Stroms bei Änderung des Widerstands nicht geändert wird, muß die phasendrehende Schaltung so ausgebildet sein, daß sie wie ein Ohmscher Widerstand wirkt. Dies bedeutet einen hohen Aufwand.Arrangement to generate a current from the secondary current of a current transformer to generate any size and phase position, especially for reactance relays for Protection of lines In the case of reactance relays to protect lines, the current and currents are fed to the voltage system of the relay which correspond to the line current or the line voltage are proportional, and there must be the phase shift between these two currents can be chosen so that it is 9o ° when the phase shift between line current and line voltage is o °. About this artificial phase shift to generate, one has so far in the voltage path of the relay a phase rotating Circuit provided that the current in the voltage system versus the line voltage rotated by 9o °. So that the relay is set to different line distances it is necessary to have the current in the voltage path of the relay in its Resize. For this purpose there is an adjustable voltage path in the voltage path Ohmic resistance switched on. So now the phase position of this current when changing of the resistance is not changed, the phase rotating circuit must be so designed be that it acts like an ohmic resistor. This means a lot of effort.

Man könnte nun statt den Strom im Spannungspfad zu verschieben, den Strom im Strompfad des Relais gegenüber dem Leitungsstrom um 9o° verschieben. Da jedoch der Sekundärstrom des Stromwandlers in seiner Größe und Phasenlage vom Primärstrom her bedingt ist, geht dies nicht ohne weiteres. Man könnte zu diesem Zweck die Sekundärseite des Stromwandlers über einen Ohmschen Widerstand schließen und von dem Spannungsabfall in diesem Widerstand einen Strom ableiten, der die gewünschte Phasenverschiebung gegenüber dem Primärstrom besitzt. Die Belastung des Stromwandlers durch einen Ohmschen Widerstand bedeutet jedoch einen großen Leistungsverbrauch.Instead of shifting the current in the voltage path, one could now move the Shift the current in the current path of the relay by 90 ° compared to the line current. There however, the size and phase of the secondary current of the current transformer compared to the primary current is conditional, this is not easy. One could use the secondary for this purpose of the current transformer close via an ohmic resistance and from to the Voltage drop in this resistor dissipate a current that has the desired phase shift compared to the primary current. The load on the current transformer by an ohmic However, resistance means a large amount of power consumption.

Hier zeigt die Erfindung einen Weg, um aus dem Sekundärstrom eines Stromwandlers einen Strom beliebiger Phasenlage und Größe abzuleiten. Gemäß der Erfindung ist ein zweiter Stromwandler vorgesehen, dessen Primärwicklung mit Anzapfungen versehen und über die Reihenschaltung eines Ohmschen Widerstands und eines Blindwiderstands geschlossen ist. Die Sekundärseite des ersten Stromwandlers wird einerseits an die Anzapfung der Primärwicklung des zweiten Stromwandlers, anderseits an den Verbindungspunkt zwischen Ohmschem Widerstand und Blindwiderstand angeschlossen. Der Blindwiderstand oder der Ohmsche Widerstand werden einstellbar gemacht. Vorzugsweise führt man die Anordnung so aus, daß der Ohmsche Widerstand einstellbar gemacht wird und daß als Blindwiderstand ein Kondensator dient. Der Strom beliebiger Größe und Phasenlage wird aus der geometrischen Differenz der Amperewindungen gebildet, die einerseits vom Strom über den Ohmschen Widerstand und anderseits vom Strom über den Blindwiderstand im zweiten Stromwandler erzeugt werden. Beispielsweise kann man zu diesem Zweck das Gerät, in welchem dieser Strom fließen soll, an eine besondere Sekundärwicklung des zweiten Stromwandlers anschließen. Man kann aber auch das Gerät an die Primärwicklung anschließen, die dann als Autotransformator dient. Durch Änderung der Anzapfung an der Primärwicklung des Stromwandlers und durch Änderung der Größe eines der beiden Widerstände kann man in dem Gerät, wie die Ausführungsbeispiele zeigen werden, einen Strom erzeugen, der hinsichtlich Phasenlage und Größe beliebig eingestellt werden kann. Es ist dabei vorteilhaft, als Blindwiderstand einen Kondensator zu verwenden, weil dann keine Sättigungserscheinungen auftreten können und das Verhältnis von dem willkürlich eingestellten Strom zum Sekundärstrom des ersten Stromwandlers immer das gleiche bleibt.Here the invention shows a way to get from the secondary stream of a Current transformer to derive a current of any phase position and size. According to the In accordance with the invention, a second current transformer is provided, the primary winding of which is tapped provided and via the series connection of an ohmic resistor and a reactance closed is. The secondary side of the first current transformer is on the one hand to the Tapping of the primary winding of the second current transformer, on the other hand, at the connection point connected between ohmic resistance and reactance. The reactance or the ohmic resistance can be made adjustable. Preferably one leads the Arrangement so that the ohmic resistance is made adjustable and that as Reactance is used by a capacitor. The current of any size and phase is formed from the geometric difference between the ampere turns, on the one hand from the current through the ohmic resistance and, on the other hand, from the current through the reactance are generated in the second current transformer. For example, you can do this for this purpose the device in which this current is to flow to a special secondary winding of the second current transformer. But you can also connect the device to the primary winding connect, which then serves as an autotransformer. By changing the tap on the primary winding of the current transformer and by changing the size of one of the two Resistors can be used in the device, as the exemplary embodiments will show Generate electricity that can be set as required in terms of phase position and size can. It is advantageous to use a capacitor as reactance, because then no symptoms of saturation can occur and the ratio of the arbitrarily set current to the secondary current of the first current transformer remains the same.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing.

In Fig. i ist mit i ein Stromwandler bezeichnet, dessen Primärwicklung vom Leitungsstrom durchflossen wird. Erfindungsgemäß ist ein zweiter Stromwandler vorgesehen, dessen Primärwicklung mit 2 bezeichnet ist. Diese Primärwicklung, ist über den Ohmschen Widerstand 4 und den Kondensator 5 geschlossen. Die Primärwicklung besitzt Anzapfungen, ebenso der Ohmsche Widerstand 4. Das Gerät 6, z. B. ein Meßgerät oder ein Relais, ist an die Sekundärwicklung 3 des zweiten Stromwandlers angeschlossen. Zwischen dem Anzapfpunkt der Wicklung 2 und dem Verbindungspunkt von Ohmschem Widerstand und Kondensator liegt die Sekundärwicklung des Stromwandlers i.In Fig. I, i denotes a current transformer, the primary winding of which is traversed by the line current. According to the invention is a second current transformer provided, the primary winding of which is denoted by 2. This primary winding is Closed via the ohmic resistor 4 and the capacitor 5. The primary winding has taps, as does the ohmic resistance 4. The device 6, e.g. B. a measuring device or a relay, is connected to the secondary winding 3 of the second current transformer. Between the tapping point of winding 2 and the connection point of the ohmic resistance and capacitor is the secondary winding of the current transformer i.

Aus dem Vektordiagramm der Fig.2 ergibt sich, wie man die Größe und die Phasenlage des Stroms in dem Gerät 6 einstellen kann. Der Sekundärstrom des Wandlers i ist mit J bezeichnet. Für ein bestimmtes Verhältnis von Ohmschem Widerstand zum Kondensator erhält man die in Fig. 2 dargestellten Ströme Jc und JR. Der Strom IR durchfließt die Wicklung 2 vom Anzapfpunkt bis zum oberen Ende, der Strom Jc den Teil der Wicklung vom Anzapfpunkt bis zum unteren Ende, so daß in der Sekundärwicklung 3 die geometrische Differenz der Amperewindungen, die von diesen beiden Strömen hervorgerufen wird, wirksam ist. Nimmt man der Einfachheit halber zunächst einmal an, daß die Windungszahlen der Wicklungen 2 und 3 die gleichen sind und bezeichnet man mit nR die vom Strom JR durchflossene Windungszahl in Prozenten der Gesamtwindungszahl mit nc, die vom Strom Jc durchflossene Windungszahl in Prozenten der Gesamtwindungszahl, so ist der Strom i im Gerät 6 gleich nc.Jc##nR.JR.The vector diagram in FIG. 2 shows how the size and the phase position of the current in the device 6 can be set. The secondary current of the converter i is denoted by J. For a specific ratio of ohmic resistance to capacitor, the currents Jc and JR shown in FIG. 2 are obtained. The current IR flows through the winding 2 from the tapping point to the upper end, the current Jc through the part of the winding from the tapping point to the lower end, so that in the secondary winding 3 the geometric difference between the ampere turns caused by these two currents is effective . For the sake of simplicity, if one assumes first of all that the number of turns of windings 2 and 3 are the same and denotes the number of turns through which the current JR flows as a percentage of the total number of turns with nc, the number of turns through which the current Jc flows as a percentage of the total number of turns, so the current i in the device 6 is equal to nc.Jc ## nR.JR.

Nimmt man an, daß der Anzapfpunkt der Wicklung 2 in der Mitte liegt, so gibt die Gerade A-B die Lage und die Größe des Stroms in dem Gerät 6 an, wenn der Strom JR und der Strom Jc die in Fig. 2 dargestellte Lage einnehmen. Bei einer Änderung des Verhältnisses des Ohmschen Widerstands zum Kondensator kann man den Punkt B längs des ganzen Halbkreises k1 verschieben, und man sieht, daß bei gleichbleibender Größe des Stroms A-B sich die .Phasenlage des Stroms um 18o° verschieben läßt. Ändert man die Anzapfung, so ergibt sich bei der dargestellten Lage der Ströme von JR und Jc eine andere Lage und Größe des Sekundärstroms. Wählt man beispielsweise nc = 75°/o und nR = 25°/0, so bekommt man den Sekundärstrom in Größe und Phasenlage entsprechend der Geraden A1-B. Der Punkt A wandert also bei Änderung der Anzapfung zwischen den Punkten D und C, und zwar liegt der Punkt A bei nR = o im Punkt C und bei nc = o im Punkt D. Aus dem Diagramm ergibt sich, daß man also durch Änderung des Verhältnisses der Größe von Ohmschem Widerstand zu Kondensator und durch Änderung der An'zapfung jede beliebige Phasenlage und Größe des Stroms im Gerät 6 einstellen kann. Ist das Verhältnis der Windungszahlen der Wicklungen 2 und 3 von i verschieden, so ändert sich lediglich der Sekundärstrom im Verhältnis dieser Windungszahlen.Assuming that the tapping point of the winding 2 lies in the middle, the straight line AB indicates the position and the magnitude of the current in the device 6 when the current JR and the current Jc assume the position shown in FIG. If the ratio of the ohmic resistance to the capacitor changes, point B can be shifted along the entire semicircle k1, and it can be seen that the phase position of the current can be shifted by 180 ° while the current AB remains the same. If the tap is changed, the position of the currents of JR and Jc shown here results in a different position and size of the secondary current. For example, if you choose nc = 75 ° / 0 and nR = 25 ° / 0, you get the secondary current in terms of magnitude and phase position according to the straight line A1-B. When the tap changes, point A moves between points D and C, namely point A is at nR = o in point C and at nc = o in point D. The diagram shows that by changing the The ratio of the size of the ohmic resistance to the capacitor and any desired phase position and size of the current in the device 6 can be set by changing the tap. If the ratio of the number of turns of the windings 2 and 3 differs from i, then only the secondary current changes in the ratio of these numbers of turns.

Es kann zweckmäßig sein, dem zweiten Stromwandler noch eine weitere Primärwicklung 7 zu geben, die in Reihe mit der Sekundärwicklung des Stromwandlers i geschaltet ist, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Es setzt sich dann der Sekundärstrom im Gerät 6 aus den Amperewindungen der Wicklung 7, die durch den Strom J hervorgerufen werden, und den vorher erwähnten Amperewindungen der Ströme JR und Jc zusammen. In Fig. 4 ist das Diagramm . für ein bestimmtes Verhältnis von Ohmschem Widerstand zu Kondensator dargestellt, wobei die Voraussetzung gemacht wurde, daß die Windungszahlen aller Wicklungen gleich groß sind. Der Strom i im Gerät 6 setzt sich dann zusammen aus J', Jc . nc'- JR ' nR. Das Verhältnis der Strecken F-G zu D-B gibt die Windungszahl nR, das Verhältnis der Strecken G-C zu C-B die Windungszahl nc an. Man sieht, daß man durch beliebige Wahl der Anzapfungen an der Wicklung 2 und am Ohmschen Widerstand 4 gegenüber dem Strom J voreilende Ströme i beliebiger Größe herstellen kann, die einen Winkel von o bis minus 18o° mit dem Strom J einschließen können. Macht man die Windungszahl nc = ioo°/o, so wandert der Endpunkt des Stromvektors i auf den oberen Halbkreis k2, der in der Figur gestrichelt dargestellt ist, macht man nR = 100°/o, so wandert der Endpunkt des Stromvektors i auf den unteren gestrichelten Halbkreis k3, wenn der Stromvektor IR den Halbkreis zwischen D und C durchläuft. Man sieht also, daß man Ströme beliebiger Größe und Phasenlage durch die Anordnung nach der Erfindung herstellen kann.It can be useful to give the second current transformer a further primary winding 7, which is connected in series with the secondary winding of the current transformer i, as shown in FIG. 3. The secondary current in the device 6 is then made up of the ampere turns of the winding 7, which are caused by the current J, and the aforementioned ampere turns of the currents JR and Jc. In Fig. 4 is the diagram. for a certain ratio of ohmic resistance to capacitor, whereby the assumption was made that the number of turns of all windings are the same. The current i in the device 6 is then composed of J ', Jc . nc'- JR ' nR. The ratio of the sections FG to DB indicates the number of turns nR, the ratio of the sections GC to CB indicates the number of turns nc. It can be seen that by any choice of taps on winding 2 and ohmic resistor 4, currents i of any size leading to current J can be produced which can enclose an angle of 0 to minus 180 ° with current J. If the number of turns nc = 100%, the end point of the current vector i moves to the upper semicircle k2, which is shown in dashed lines in the figure; if nR = 100%, the end point of the current vector i moves to the lower dashed semicircle k3 when the current vector IR runs through the semicircle between D and C. It can therefore be seen that currents of any size and phase can be produced by the arrangement according to the invention.

Macht man das Verhältnis der Windungszahlen der Wicklung 7 zur Wicklung 2 von i abweichend, z. B. gleich i : 2, so wird der obere Halbkreis k2 doppelt so groß und ebenso der untere Halbkreis k3, so daß man auch größere Ströme im Gerät 6 mit großer Phasenverschiebung herstellen kann.Make the ratio of the number of turns of winding 7 to the winding 2 deviating from i, e.g. B. equals i: 2, the upper semicircle k2 becomes twice that large and also the lower semicircle k3, so that one also has larger currents in the device 6 can produce with a large phase shift.

Ändert man die Windungszahl der Wicklung 3, so ändert sich lediglich die Größe des Stroms in dieser Wicklung.If you change the number of turns of winding 3, it only changes the magnitude of the current in this winding.

Vertauscht man im Schaltbild der Fig.3 den Ohmschen Widerstand und den Kondensator, so addieren sich zu den Amperewindungen der Wicklung 7 die Amperewindungen des Ohmschen Stroms, und es subtrahieren sich die Amperewindungen des kapazitiven Stroms hinsichtlich der Wicklung 3. Man bekommt dann nacheilende Ströme i in dem Gerät 6. Für das Verhältnis 1 : 2 der Windungszahlen der Wicklung 7 zur Wicklung 2 ist in Fig. 5 für einen bestimmten Fall die Erzeugung des Stroms i dargestellt, der sich aus dem Strom J'+ 2 JR # nR'-@ 2 JC # nC zusammensetzt, wobei das Verhältnis der Windungszahlen der Wicklung 3 zu 7 gleich i gewählt wurde. Man sieht aus dem Diagramm, daß man durch entsprechende Wahl des Verhältnisses von Widerstand zu Kondensator und durch entsprechende Wahl der Anzapfungen in der Wicklung 2 einen gegenüber dem Strom J nacheilenden Strom i beliebiger Größe und Phasenlage einstellen kann.If the ohmic resistance and the capacitor are interchanged in the circuit diagram of FIG. 3, the ampere turns of the ohmic current are added to the ampere turns of the winding 7, and the ampere turns of the capacitive current are subtracted with regard to winding 3. This then results in lagging currents i in the device 6. For the ratio of 1: 2 of the number of turns of the winding 7 to the winding 2, FIG. 5 shows the generation of the current i for a specific case, which results from the current J '+ 2 JR # nR' - @ 2 JC # nC, where the ratio of the number of turns of the winding 3 to 7 was chosen to be i. It can be seen from the diagram that by appropriate choice of the ratio of resistor to capacitor and by appropriate choice of the taps in winding 2, a current i, lagging behind current J, of any size and phase position can be set.

In den bisherigen Ausführungsbeispielen ist das Gerät 6 an eine besondere Sekundärwicklung 3 angeschlossen. Eine einfache Überlegung ergibt, daß man das Gerät auch an die Wicklung 7 bzw. an die Wicklung 2 anschließen kann, die dann als Autotransformator wirkt.In the previous exemplary embodiments, the device 6 is adapted to a special one Secondary winding 3 connected. A simple consideration suggests that you can use the device can also connect to the winding 7 or to the winding 2, which then acts as an autotransformer works.

Die Erfindung kann nicht nur bei Relais zur Einstellung eines bestimmten Stroms nach Größe und Phasenlage benutzt werden, sondern überall da, z. B. in Meßschaltungen, wo aus dem Sekundärstrom eines Stromwandlers ein Strom beliebiger Größe und Phasenlage erzeugt werden soll.The invention can not only apply to relays for setting a specific relay Current can be used according to size and phase position, but everywhere there, z. B. in measuring circuits, where from the secondary current of a current transformer a current of any size and phase position should be generated.

In den Ausführungsbeispielen ist vorausgesetzt, daß das Gerät 6 einen Verbrauch besitzt, der klein ist im Verhältnis zum Verbrauch des Widerstands und des Kondensators. Ist dies nicht der Fall, so bewegt sich der Punkt B bei Änderung des Verhältnisses von Ohmschem Widerstand zu Kondensator nicht auf einem Halbkreis, sondern auf einer flachen Kurve zwischen den Punkten C und D. Für die strichlierten Halbkreise gilt ähnliches.In the embodiments, it is assumed that the device 6 has a Consumption that is small in relation to the consumption of the resistor and of the capacitor. If this is not the case, point B moves when there is a change the ratio of ohmic resistance to capacitor is not on a semicircle, but on a flat curve between points C and D. For the dashed lines The same applies to semicircles.

Claims

PATENT CLAIM: i. Arrangement to get out of the secondary current of a current transformer derive a current of any size and phase angle, especially for reactance relays for protecting lines, characterized in that one is provided with taps Primary winding of a second current transformer via an ohmic resistor and a Reactance is closed and that the secondary side of the first current transformer on the one hand at this tapping point, on the other hand at the connection point between Ohmschem Resistance and reactance is connected to that one of these two resistors is adjustable and that the current of any size and phase from the geometric The difference between the ampere turns of the ohmic and reactive current is composed.

2. Arrangement according to Claim i, characterized in that the reactance is a capacitor serves and that the ohmic resistance is adjustable.

3. Arrangement according to claim i, characterized in that the second current transformer has a further primary winding which is in series with the secondary winding of the first current transformer.

4th Arrangement according to claim i, characterized in that the device in which the Current of adjustable magnitude and phase position flows to a special secondary winding of the second current transformer is connected.

5. Arrangement according to claim 3 and 4, characterized in that instead of a special secondary winding, the device is connected to one of the two primary windings.